估量金材物料损裂柔韧勘验不规整型

　　【阿里巴巴化工】 摘要：金属材料性能为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零构件在正常工作情况下应具备的性能(使用性能)及其在冷热加工过程中材料应具备的性能。

　　数学模型在判断试样尺寸及Fm/FQ满足有效判据后，断裂韧性计算公式为：KIC=FQSf(a/W)/(BW3/2)其中FQ从试验中记录的力2缺口张开位移曲线(F2V曲线)中确定的临界载荷;S三点弯曲支座跨距;B、W试样的厚度和宽度;f(a/W)与a和W有关的函数。

　　faW=3aW1/21。99-aW1-aW2。15-3。93aW 2。7aW221 2aW1-aW3/23测量不确定度来源的分析(1)试样尺寸B、W，及三点弯曲支座跨距S测量的不确定度。主要来源于：①测量B、W、S的计量器具的测量精度;②人员读数的误差。

　　(2)试样裂纹长度测量的不确定度。与B、W测量的不确定度类似，另外还要考虑读数显微镜的放大倍数的影响、确定裂纹测量位置的误差。

　　(3)临界载荷FQ测量的不确定度。主要来源于以下几方面：①试验机力值的测量精度;②试验机量值溯源的影响;③人员读取载荷数值的误差;④引伸计的测量误差。(4)f(a/W)测量的不确定度。受试样裂纹长度和试样宽度测量误差影响。

　　标准不确定度分量的评定4试样尺寸B、W测量误差引入的标准不确定度(1)B、W的测量采用1级千分尺，按照检定证书上给出的等级可知其示值**允许误差为±0.004mm，则其B类不确定度um1=0.004/1.732=0.0023mm.检定千分尺的标准量块引入的不确定度忽略不计。(2)千分尺的分辨力为0.01mm，检测人员读千分尺引入的不确定度取决于刻度的精度，为0.01/2/1.732，即um2=0.29×0.01=0.0029mm. 由于千分尺的不确定度和人员读数的不确定度之间彼此互相独立，所以尺寸测量的标准不确定度合成为：um=(u2m1 u2m2)1/2=(0。00232 0。00292)1/2=0。0037mm试样厚度B和宽度W测量的相对标准不确定度为：uB，ref=um/B=0。0037/12。01=0。00031uW，ref=um/W=0。0037/24。04=0。00015同理，测量三点弯曲支座跨距使用的计量器具为分辨力为0.02mm的游标卡尺，其示值**允许误差为±0.02mm，因此三点弯曲支座跨距S测量误差引入的相对标准不确定度为：uS，ref=1/2/96。06=0。00013试样裂纹长度测量误差引入的标准不确定度试样裂纹长度的测量采用分辨力为0.01mm、放大倍数为10倍的读数显微镜，其测量误差为±0.002mm. (1)读数显微镜的测量误差为±0.002mm，由于该显微镜放大倍数为10倍，因此读数显微镜的测量误差引入的不确定度缩小10倍，um1=0.002/10/1.732=0.0001mm.检定读数显微镜的标准量块引入的不确定度忽略不计。

　　(2)读数显微镜的分辨力为0.01mm，检测人员读显微镜刻度引入的不确定度为0.01/2/1.732，即um2=0.29×0.01=0.0029mm. (3)在10倍显微镜的视场中，检测人员确定裂纹前沿和试样断面缺口边缘时，约有±0.05mm的误差，由此引入的不确定度为：um3=0。05/1。732=0。0289mm(4)试样裂纹长度a是在厚度的1/4、1/2、3/4处测裂纹长度a1、a2、a3，计算其平均值得到**终裂纹长度。因此确定试样厚度方向上1/4、1/2、3/4处的位置误差，也会造成a1、a2、a3测量误差，对**终裂纹长度的测量带来误差。

　　一般情况下，当测量的断裂韧度KQ值满足平面应变条件时，裂纹前沿都是比较平直的。在本文的试验中，同一人多次测量和不同人员测量，使用读数显微镜确定试样厚度方向1/4、1/2、3/4处的位置误差±0.05mm，由此造成各处裂纹长度a1、a2、a3的测量误差范围为±0.02mm，在正态分布置信区间水平取95%时，由此引入的裂纹长度测量不确定度可得。

　　临界载荷FQ测量误差引入的标准不确定度(1)测量断裂韧性所用的试验机为MTS材料试验系统，其示值误差为±0.5%，示值误差的分布为均匀分布，半宽为0.5%，因此试验机的示值误差引入的相对标准不确定度为：uF1，ref=0。5%/1。732=0。0029(2)MTS材料试验系统是采用0.1级的标准测力仪进行检定的，因此该标准测力仪的不确定度为0.1%，其置信因子为2，则标准测力仪引入的相对标准不确定度为：uF2，ref=0。1%/2=0。0005(3)试验机记录仪读数误差对临界载荷FQ测量误差引入的不确定度。记录仪上记录纸每分度代表125N，检测人员在试验前调零时由于读数误差引入的零位误差为±0.2个分度，在读取FQ时可准确到±0.2个分度，因此由于人员读数而引入FQ的误差为±0.4个分度，并且是均匀分布。从上式可看出，试验机示值误差和从记录仪上读取载荷的误差引入的不确定度分量，在载荷的测量不确定度中起主要作用。而引伸计标距误差和示值误差、及试验机量值溯源引入的不确定度分量占比例很小，在实际中可以不考虑。如果试验采用的是1级试验机，则试验机量值溯源引入的不确定度应予以考虑。

　　断裂韧性KIC的标准测量不确定度的合成因为载荷、试样尺寸B、W、支座跨距S的测量、及a和W测量误差带来f(a/W)的误差而引入的不确定度是彼此独立、互不相关的，根据数学模型KIC=FQSf(a/W)/(BW3/2)，KIC的标准合成不确定度的平方按照不确定度的传播法则可合成。